Испытания банных печей Здорнова и Суздальцева

+7 921 01 000 93

+7 921 700 27 46

РПО

Испытания банных печей Здорнова и Суздальцева

10.01.2018
С.Н. Макарин, инж. Испытание банных печей колхозного типа

С ростом благоустройства и культуры в колхозах немалое значение имеет постройка рациональной бани сельского типа.

Основой бани является банная печь, которая должна одновременно согревать воду, нагревать помещение бани и раздевальни и давать пар для так называемого «паренья». При этом печь должна быть достаточно экономична: быстро прогреваться до рабочего состояния и быть, по возможности, широко доступной для изготовления на месте в любом колхозе.

Госздравпроектом Наркомздрава СССР были разработаны две конструкции банных печей колхозного типа — Здорнова и Суздальцева. Для получения практических данных о работе печей последние были испытаны Печной лабораторией Опытной станции Главного Военно-Строительного Управления в апреле—мае 1939 г.

Печь конструкции Здорнова показана на рис. 1. Техническая характеристика печи приводится в виде сравнительной табл. 1.

makar01.jpg

а — жалюзийная решетка; б— парильная дверца; в — булыжный камень; г — чистка; д — чистка заделывается кирпичом насухо; е — изоляция; ж — змеевик

За топкой, по пути газов, помещен змеевик для нагрева воды, выполненный сваркой из труб 2½". Циркуляция воды через змеевик происходит вследствие разности температур воды в циркуляционных трубах. Горячая вода из змеевика выходит в нижнюю бочку для разбора через кран.

В период растопки печи и ее прогрева газы из топки пропускаются через каменку путем открытия двух задвижек n до и после каменки. После прогрева каменки (или во время ее прогрева) газы могут быть пущены на змеевик и внутренние обогревающие газоходы печи; тяга в печи регулируется при этом задвижкой m. Для вентиляции бани и подсобных помещений печь имеет нижние и верхние вытяжные каналы, снабженные отдельной вытяжной трубой.

Печь конструкций Суздальцева представлена на рис. 2. Эта печь состоит из топливника, водогрейного бачка, замурованного в печи, и каменки. Дымовые газы из топливника сначала омывают бачок для нагрева воды, затем спускаются в низ печи и, прогревая ее под, поднимаются на выход через газоход у задней стенки. При растопке печи с холодного состояния газы, после прогрева бачка, можно прямо перепустить в дымовую трубу, без прогрева низа печи.
makar02.jpg

Каменка печи отделена от топливника чугунной плитой, через которую непрерывно происходит отдача тепла на прогрев камней. Вода подается на каменку через трубку диаметром 1" с вентилем и дырчатой трубой на конце для разбрызгивания. Каменка защищена железным козырьком от прямого выхода пара.

Циркуляция горячей воды в бачке совершается за счет разности температур в двух трубах и напорном баке теплой воды, расположенном рядом с печью. Для использования нижней теплоотдающей поверхности печи предусмотрены каналы, через которые проходит холодный наружный воздух. В раздевальню бани этот воздух выходит подогретым. Бак для нагрева воды сделан из оцинкованного железа на пайке.

Для испытания обеих печей были проведены 3 опыта на протяжении трех суток, причем первый опыт начинался с холодного состояния печи. Каждый опыт состоял из 12-часового периода топки и 12-часового периода остывания. Во время испытаний производились следующие замеры: 1) расхода дров по весу с отбором средней пробы дров на влажность; 2) расхода горячей воды в количестве 240 л/час с измерением ее температуры; 3) расходе воды на каменку, определявшегося из расчета 8 кг/час (порциями по 2 кг через 15 мин.); 4) состава отходящих газов по прибору ОРСА; 5) температуры отходящих газов и разрежения в трубе; 6) теплоотдачи печных стенок, определявшейся по ртутным термометрам на активных поверхностях печей. При обработке результатов испытаний данные относились к периоду, в 14 час. от начала растопки печи, причем расход горячей воды, при опытах продолжался не больше 2 час. после окончания топки.

Screenshot-2018-1-10 Статьи Испытания банных печей Здорнова и Суздальцева.png

Основные данные испытаний печи Здорнова приводим в виде обработанных средних величин. В табл. 2 указаны данные по расходу топлива и процессу горения; в табл. 3 представлена характеристика работы водонагревательного устройства и каменки печи; в табл. 4 приведены температуры стенок печей и величина теплоотдачи отдельных стенок и всей печи в целом; в табл. 5 сведены данные о тепловом балансе печей, коэффициенте полезного действия и удельных величинах, полученных от печей на 1 кг топлива.

Процесс горения дров в топке печи Здорнова наглядно изображен на рис. 3 кривыми содержания углекислоты СО2 в отходящих газах. Даже при расходе дров в 20 кг/час к концу прогорания получалось резкое снижение содержания СО2 и возрастание избытка воздуха, охлаждающего печь. Это обстоятельство, а также сравнительно низкие тепловые нагрузки колосниковой решетки и объема топки говорят о завышенных размерах топки для принятого расхода дров.

Процесс горения в тепловом балансе (табл. 5) показывает, что потери при горении составляют от 16 до 22%, из которых 5—7% падают на химическую неполноту горения, а остальные 11—16% идут за счет потери с уходящими газами.

Все 3 опыта с печью Здорнова показали, что нагрев стенок печи сильно отстает от нагрева каменки и воды. Сначала нагревается каменка, потом нагревается и перегревается вода и сильно отстает нагрев стенок. Прогрев воды в верхнем баке фактически делает его баком с горячей водой, а холодной воды в бане не будет. Такое несоответствие основных функций банной печи является крупным ее недостатком. Каменка вследствие периодичности нагрева работает неравномерно: вначале она дает сильный, перегретый пар, а затем, — слабый, влажный.

Из табл. 4 видно, что наиболее нагрета передняя стенка, затем правая, далее задняя и, наконец, левая. Распределение температур по поясам печи указывает, что нижний пояс нагрет выше, чем средний и верхний. Использование печи для вытяжки воздуха путем устройства на ней вытяжных каналов сильно уменьшает теплоотдачу печи и поэтому нецелесообразно.

Распределение расхода тепла в печи на 1 кг топлива (табл. 5) показывает, что самой большой статьей расхода является тепло, остающееся после работы бани в массиве печи. Удельные величины воды, пара и тепла на 1 кг условных дров (w=30%) для средних условий опыта № 2 соответственно составили: 9,83 кг, 0,314 кг и 212 кал.

Screenshot-2018-1-10 Статьи Испытания банных печей Здорнова и Суздальцева(1).png

Таблица 3
Screenshot-2018-1-10 Статьи Испытания банных печей Здорнова и Суздальцева(2).png
Таблица 4
Screenshot-2018-1-10 Статьи Испытания банных печей Здорнова и Суздальцева(3).png

* В числителе — на 1 м2 печи, в знаменателе — на всю печь.

Таблица 5
Screenshot-2018-1-10 Статьи Испытания банных печей Здорнова и Суздальцева(4).png
*Примечание. В данных, относящихся к тепловому балансу печи, числителем показано количество тепла в калориях, знаменателем — в процентах.


Основные данные испытания печи Суздальцева приведены в тех же табл. 2—5. Колебания содержания в газах СО2 также имеют место вследствие периодичности загрузки, но в меньшей степени, чем для печи Здорнова.

Тепловые нагрузки в 524—663 тыс. кал на 1 м3 топочного пространства очень велики по сравнению с нормой для дров в 350 тыс. кал. Очевидно, за счет малого объема топки при нормальном избытке воздуха 1,7 происходит потеря от химический неполноты горения, составляющая в тепловом балансе 2,3—5,2%. Потеря тепла с отходящими газами составила 12—14% вследствие значительной температуры отходящих газов, достигающей 220—230°С.

В печи Суздальцева отставание нагрева стенок от нагрева каменки и воды также имеет место, но в меньшей степени, чем в печи Здорнова. В работе печи наблюдается более удовлетворительная равномерность температуры нагреваемой воды. За время работы каменка давала пар сравнительно равномерно, но пар нельзя было назвать перегретым, так как он был видимый, белый. Пользование вентилем для пуска пара довольно затруднительно, потому что он не защищен от пара, выходящего из каменки.

Теплоотдача печи (среднечасовая) составила за 3 опыта 4220—4943—5700 кал/час. Нижняя поверхность печи, предназначенная для нагрева наружного вентиляционного воздуха, также принимала участие в теплоотдаче. Воздух, проходя под подом печи, нагревался в среднем на 25°С. Количество тепла, переданного подом печи, по отношению к общей теплоотдаче составляет 6—9%. Самой большой статьей расхода тепла является расход на нагрев воды.

Слабая устойчивость печей к температурным деформациям кладки характеризуется обычно появлением трещин на поверхности печи. В этом отношении плохую устойчивость показала печь Здорнова, которая при первом же опыте получила значительные поясные трещины по всем стенкам, доходящие при работе печи до 4 мм. Что касается печи Суздальцева, то здесь трещины оказались только на передней стенке. Трещины были меньше и объяснялись отчасти плохой перевязкой кладки вокруг топочной дверцы.

В печи Здорнова имеется возможность вынимать змеевик в случае его ремонта; однако для этого необходимо отодвигать баки с холодной и горячей водой, предварительно сняв болты с фланцев. В печи Суздальцева бак был вынут путем разбора кладки левой стенки печи; он сохранил оцинковку поверхности под небольшим налетом сажи на боковых На верхней стенке бака слой сажи достигал 10 мм, что также говорит о неполном сгорании топлива и о необходимости периодически очищать верх бака.

Из графиков на рис. 3 и 4 видно, что за время всего опыта температура расходной воды в печи Здорнова сильно колеблется, достигая в отдельные моменты 100°С. Это происходит от бросков пара, который образуется в змеевике благодаря местному перегреву воды. При опытах наблюдались неоднократные случаи бурления и выплескивания воды из верхнего бака, а также сильная вибрация бака и деревянных стоек. Неспокойная работа водонагревательного устройства является значительным дефектом печи. Кроме того, нижнее расположение змеевика на пути наиболее горячих газов приводит к тому, что быстрее всего нагревается вода, а печь прогревается со значительным опозданием.

В печи Суздальцева равномерность температуры расходной воды удовлетворительная. Вода прогревается несколько ранее прогрева стенок печи. Явлений вскипания воды и «тряски» баков не наблюдалось. Водонагревательное устройство работало удовлетворительно.

В печи Суздальцева не требуется переключений газа на каменку, поэтому ее эксплуатация удобнее. Каменка в любое время работы бани готова к действию. В печи Здорнова нагрев каменки периодический, что создает неравномерный режим работы, а именно — в первые часы сильное выделение пара, а затем все слабее и слабее. Подача воды в печи Суздальцева через трубу с краном не вызывает возражений при условии отведения крана в сторону от выходящей струи пара или защиты его экраном.

Ремонт топливника возможен в обеих печах. В печи Здорнова он может быть осуществлен через топочную дверцу, через люк для змеевика и через окно каменки. Ремонт топливника в печи Суздальцева возможен лишь после разборки левой стенки и выемки бака.

В описываемых печах дефицитным материалом для сельских условий может явиться шамотный кирпич; для печи Здорнова его требуется 370 шт. В печи Суздальцева дефицитной деталью можно считать чугунную плиту в каменке. Если воду в каменку будут «поддавать» ковшами (в случае поломки вспрыскивающего устройства), то плита может лопнуть и выйти из строя. В печи Здорнова следует указать на сложность выполнения змеевика, особенно для сельских условий. Змеевик изготовляется или на сварке, или из фасонных деталей (угольники, муфты и т.д.), которые также дефицитны.

На основании произведенных испытаний и анализа полученного цифрового материала можно сделать следующие выводы.

По печи Здорнова: 1) печь спроектирована с излишне большой аккумулирующей способностью рабочего массива и со слабо развитой нагревательной поверхностью стен (2,03 м2 на 1 м3 печи); 2) устройство в массиве печи вентиляционных каналов для вытяжки воздуха из банных помещений значительно понижает теплоотдающую поверхность кладки; 3) печь разогревается очень долго из-за большого массива кладки, что делает ее экономически невыгодной для применения в сельских условиях при работе бани менее 3 дней в неделю подряд; 4) нагревательное устройство для получения горячей воды не обеспечивает равномерной и спокойной работы, так как сопровождается перегревом воды, бросками пара и тряской основания бака; 5) температура поверхности стенок печи низка и не обеспечивает должного нагрева рабочих помещений бани; 6) работа основных органов печи (нагревателя помещения бани, нагревателя воды и каменки) происходит несогласованно и со значительным отставанием нагрева стенок печи; 7) стоимость печи вследствие больших затрат на материал и рабочую силу высока; 8) стенки печи плохо противостоят температурным деформациям, и в результате появляются поясные трещины; 9) ввиду конструктивных эксплуатационных и экономических недостатков печь Здорнова для сельских бань непригодна.

По печи Суздальцева: 1) печь спроектирована с малой аккумулирующей способностью рабочего массива и с сильно развитой нагревательной поверхностью стенок (4,6 м2 на 1 м3 печи); 2) устройство прогреваемого пода печи для нагрева вентиляционного холодного воздуха работает удовлетворительно; 3) разогрев печи с холодного до рабочего состояния производится в течение 5—6 час. с нагревом воды, каменки и стенок печи; 4) работа нагревательного устройства для воды протекает нормально, причем после топки печи нагревательный бак может давать горячую воду в течение 4—6 час. при расходе ее на 6 чел.; 5) работа каменки протекает нормально, за исключением небольшого перегрева пара, близкого к насыщенному; 6) горение дров происходит в печи с неполным догоранием летучих вследствие малого топочного объема и охлаждения газов у каменки и бака с водой, что вызывает потери тепла топлива порядка 4—5%; 7) ввиду небольшого объема печи и отсутствия в ней особо дефицитных деталей стоимость печи невысока и доступна для колхозов; 8) более благоприятные эксплуатационные и экономические показатели печи Суздальцева дают возможность применять ее для сельских бань при условии устранения причин, вызывающих химическую неполноту сгорания дров.

Материал подготовлен к публикации Г.Лучанским

материал предоставил сайт www.pechar.ru





Возврат к списку


  • Комментарии
  • Facebook
  • Вконтакте
Загрузка комментариев...

На сайте используются cookie-файлы и другие аналогичные технологии. Если, прочитав это сообщение, вы остаетесь на нашем сайте, это означает, что вы не возражаете против использования этих технологий.